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Fachzeitschrift für Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik

EMV EMC Pre-Compliance

EMV EMC Pre-Compliance kompakt Bild 1: TEM-Zelle mit dem RIGOL DAS 815 Der Autor dieses Beitrags ist H. Wolfgang Bartels, Geschäftsführer der Rigol Technologies Weitere Informationen unter www.rigol.eu Sehr oft hört man von Besuchern am Messestand Aussagen wie: „Wir sind beim letzten Zulassungstest in der EMV durchgefallen und müssen jetzt nacharbeiten“ oder „Unsere Entwicklung im, für uns neuen, Bereich [abc], muss zur Norm [xyz] konform sein und wir wissen nicht wo wir liegen und müssen jetzt vormessen“. Nicht- Bestehen einer EMV-Zulassung erzeugt nicht nur weitere Kosten für einen erneuten Zulassungsversuch, sondern auch Verzögerungen beim Release des Produktes. Der Zeitverlust ist zum einen bedingt durch das Re-Design und zum anderen dadurch, dass EMV-Labore oft über Wochen ausgebucht sind. Aus der Not heraus wird nun nach dem passenden Testequipment gesucht. Man weiß, durch welchen Test man durchgefallen ist. Die Vertriebskanäle beraten entsprechend und schlagen eine geeignete Konfiguration vor, die dann auch angeschafft wird. So weit so gut. Leider müssen jetzt aber entsprechende Messungen ausgeführt werden, und da oft kein EMV-Spezialist im Team ist, muss der Hardwareentwickler selbst ran. Also wird das Setup aufgebaut, alles verkabelt und gemessen. Nun sehen die Ergebnisse aber nicht exakt wie im EMV-Labor gemessen aus und daher ist guter Rat jetzt teuer. Der folgende Artikel soll einen Überblick über EMI- Anforderungen, Equipment und Messungen geben, um den Einstieg für „EMV-Quereinsteiger“ leichter zu machen. EMV-Übersicht Das Themengebiet der elektromagnetischen Verträglichkeit teilt sich in zwei Bereiche auf 1.) Abgabe von elektromagnetischen Störungen 2.) Störfestigkeit gegen elektromagnetische Störungen Jeder der Bereiche ist wieder aufgeteilt in zwei Kopplungspfade (Luft, Leitung). So entstehen vier verschiedene Testszenarien. (Grafik 1) Am häufigsten treten Probleme bei der Messung von abgegebenen Störungen auf. Zugekaufte, günstige Schaltnetzteile, welche in Systeme verbaut werden, sind oft der Grund für Probleme mit leitungsgebundenen Störungen. Unvorsichtig „verlegte“ Leiterbahnen, auf denen Taktsignale anliegen, wirken wie Antennen und strahlen entsprechend Leistung ab, welche bei Messungen der Abstrahlung zu Tage treten. Pre-Compliance Test-Equipment Im Zentrum der Messungen steht natürlich das Messgerät. EMV-Testlabore verwenden für Zulassungsmessungen hier ausschließlich EMV-Messempfänger. Diese Geräte sind alle zu CISPR 16 (EMC Messequipment-Normung) konform. Ein Testreceiver zeichnet sich durch eine hohe Empfindlichkeit, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Messungen aus. Mit den sehr guten Spezifikationen steigt aber auch der Anschaffungspreis. Um empfindliche und genaue EMV-Messungen ausführen zu können, muss auch eine entsprechende Umgebung (wie z.B. ein reflektionsfreier Raum) vorhanden sein bzw. weiteres normkonformes Equipment (Netznachbildung - LISN) zur Verfügung stehen. Da man letztendlich nicht um eine Abnahmemessung im zertifizierten Labor herumkommt, macht eine Investition in Messempfänger + Kammer + LISN usw. für viele Bereiche wenig Sinn. Nichtsdestotrotz ist es, aus in der Einleitung gegebenen Gründen, wichtig, vorab bereits „Abschätzungsmessungen“ zu machen und nicht „blind“ zur EMV-Prüfung zu gehen. Eine gute und günstige Möglichkeit bietet ein Spektrum- Analysator mit integrierten EMI-Filtern und dem Quasi- Peak-Detektor, wie zum Beispiel die DSA800er Serie von Rigol. Kombiniert man diesen mit einer, an CISPR16 „angelehnten“, Netznachbildung lassen sich bereits gute Ergebnisse für leitungsgebundene Störungen erzielen. Um diese Ergebnisse absolut bewertbar machen zu können muss man Korrelationsmessungen durchführen. Im Idealfall hat man zwei bis drei Berichte von zertifizierten Zulassungsmessungen (bestanden oder durchgefallen) und kann exakt diese getesteten EUTs (Equipment Under Test) mit dem Pre-Compliance-Testsystem im 36 hf-praxis 10/2016

Grafik 1: EMV-Übersichtsdiagramm Grafik 2: Test-Setup eigenen Labor nachmessen. So erhält man eine Aussage, wie weit das eigene Messergebnis von der echten EMV-Labor- Messung entfernt ist und kann dies bei zukünftigen Messungen mit einplanen. Auch für relative Messungen können Spektrum- Analysatoren gut verwendet werden. Ein Beispiel hierfür ist die „Echtzeit“-Überprüfung von Entstörungsmaßnahmen. Wie oben erwähnt lassen sich leitungsgebundene Störungen relativ einfach und gut selbst vormessen. (Testsetup – Grafik 2) Wesentlich schwieriger wird es, wann man die Abstrahlung messen möchte. Anstatt einer Netznachbildung, welche die leitungsgebundenen, hochfrequenten Störungen auskoppelt, wird eine Antenne verwendet, um die Abstrahlung zu erfassen. In einem Raum ohne Reflektionsunterdrückung wird man die abgestrahlten Frequenzen mehrfach empfangen (Reflektion an den Wänden). Ohne eine Abschirmung des Raumes gegen Fremdeinstrahlung von außen misst man jegliche Signale der Umgebung mit. (Mobilfunk, FM-Radio, usw.) D.h. ohne entsprechende Vorkehrungen kann man kaum aussagekräftige Ergebnisse erzielen. Zumal noch hinzukommt, dass ein Spektrum-Analysator praktisch das ganze Spektrum auf einmal empfängt. Das ist einer der kritischsten Unterschiede zum Messempfänger. Der Empfänger hat einen schmalbandigen, abstimmbaren Bandpass vorgeschaltet, so dass nur kleine Teile des Frequenzbandes den Empfänger erreichen und selektiv gemessen werden kann. Im schlimmsten Fall wird der Eingang eines Spektrum-Analysators von einem starken Störer der Umgebung, außerhalb des gemessenen Frequenzbandes (z.B FM-Radio-Sender) übersteuert, und der Eingangsverstärker generiert selbst Störungen, welche dargestellt werden, aber eben nicht vom EUT stammen. See us at Electronica 2016 Stand 336 Hall B6 Tiefpassfilter l Oberflächenmontierbar l Temperaturstabil l 30-40dB Unterdrückung über 3 Harmonische l Kompakter Footprint - 5.6mm x 3.6mm Let’s communicate NEUE BAUTEILE FÜR HF- UND MIKROWELLEN-ANWENDUNGEN Microwave Dünnfilm-Erfahrung, kreative und clevere Entwicklungsexpertise kulminieren in aufregenden neuen Innovationen bei Katalogkomponenten. Bandpassfilter l Katalogkomponenten bis zum Ku Band l Oberflächenmontierbar l Temperaturstabil l Extreme Reproduzierbarkeit l Kundenspezifische Versionen verfügbar Richtkoppler l Angebote im C, X und Ku Band l Extreme Reproduzierbarkeit l Extrem geringe Gehäusegröße 2.5mm x 2.0mm Leistungsteiler l Breitbandangebot 2GHz - 10GHz und 6GHz - 18GHz l Minimale Einfügedämpfung von

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